無人機(jī)遙感技術(shù)在非測(cè)繪專業(yè)中的教學(xué)探索

趙璐

摘? 要：無人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展迅猛并日益成熟，可顯著促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)革新，為各行業(yè)的發(fā)展帶來新的契機(jī)。本文簡(jiǎn)要概括了當(dāng)前無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿?，結(jié)合各本科專業(yè)特點(diǎn)，分析了將該技術(shù)應(yīng)用到非測(cè)繪專業(yè)本科理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可行性與特點(diǎn)?？梢灶A(yù)見，無人機(jī)遙感技術(shù)引入到本科教學(xué)，將顯著促進(jìn)教學(xué)改革與創(chuàng)新，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步提高本科人才培養(yǎng)水平。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)遙感? 本科教學(xué)? 非測(cè)繪專業(yè)? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P237 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2021）04（c）-0211-03

Teaching Exploration of UAV Remote Sensing Technology in Non-Surveying and Mapping Specialty

ZHAO Lu1，2

（1.National Experimental Teaching Demonstration Center， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning province， 116024 China; 2.Faculty of Construction Engineering， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning province， 116024 China ）

Abstract： The UAV remote sensing technology develops rapidly and becomes more and more mature， which can significantly promote the technological innovation in the related fields and bring new opportunities for the development of various industries. This paper briefly summarizes the advantages and development potential of the UAV remote sensing technology at present， analyzing the feasibility and characteristics of applying this technology to the theory and experiment teaching of the non-surveying and mapping specialty in combination with the characteristics of undergraduate specialties.It can be predicted that the introduction of the UAV remote sensing technology into undergraduate teaching will significantly promote? teaching reform and innovation， optimize teaching content， and further improve the level of undergraduate talent cultivation.

Key Words： UAV remote sensing; Undergraduate teaching ; Non-surveying and mapping specialty; Application

近幾年，我國(guó)民用無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，在國(guó)土測(cè)繪與調(diào)查、無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)采集與處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、電力巡查、農(nóng)業(yè)植保、影像航拍、攝影測(cè)量等無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛利用[1-2]。無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪專業(yè)中應(yīng)用越來越深入，將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到非測(cè)繪專業(yè)中，如我校的土木工程、水利水電工程、港口航道與海岸工程、交通工程、海洋資源開發(fā)技術(shù)等專業(yè)中，充分發(fā)揮測(cè)繪與各專業(yè)的交叉，提升無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為各專業(yè)進(jìn)行進(jìn)度管理、安全監(jiān)管、質(zhì)量管理等工作開展提供參考。

在非測(cè)繪專業(yè)的本科生培養(yǎng)大綱中，測(cè)量學(xué)作為各專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課程，除理論課程與實(shí)驗(yàn)課程外，還必須設(shè)置測(cè)量實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，目的是為了讓各專業(yè)學(xué)生能夠充分掌握測(cè)量這門課程的基本理論知識(shí)與實(shí)踐操作。那么，如何更好地將測(cè)量知識(shí)服務(wù)于各專業(yè)學(xué)生，如何更好地讓各專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后掌握的知識(shí)不與時(shí)代脫節(jié)？這就需要在教學(xué)過程中不斷加入與時(shí)俱進(jìn)的理論與技術(shù)手段，從基礎(chǔ)理論與儀器設(shè)備的教授，到先進(jìn)的無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，所得成果的分析，讓學(xué)生可以更全面地了解無人機(jī)技術(shù)，掌握測(cè)繪前沿知識(shí)。

1? 無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)單地用8個(gè)字概況為“高效、快速、廣泛、節(jié)省”。

1.1 高效

無人機(jī)遙感技術(shù)最突出的特點(diǎn)即監(jiān)測(cè)效率高，采用這項(xiàng)技術(shù)可以縮短必要的工作時(shí)長(zhǎng)，可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)地球表面進(jìn)行觀測(cè)，大大提高工作效率。無人機(jī)遙感技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸是實(shí)時(shí)的[3]，在處理緊急事件時(shí)能夠及時(shí)做出反應(yīng)，進(jìn)而有效地處理各項(xiàng)問題，與測(cè)繪傳統(tǒng)設(shè)備相比效率更高。

1.2 快速

無人機(jī)遙感技術(shù)的信息處理速度很快，具有很高的處理效率，尤其在處理測(cè)繪信息時(shí)表現(xiàn)出了很高的準(zhǔn)確性，在傳統(tǒng)測(cè)量過程中，對(duì)需要測(cè)定的目標(biāo)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)遮擋、不通視等現(xiàn)象，難以照準(zhǔn)目標(biāo)，使用無人機(jī)測(cè)量，可提高測(cè)區(qū)的信息提取速率進(jìn)而更快速[4]。

1.3 廣泛

無人機(jī)遙感測(cè)量技術(shù)可自主控制測(cè)量區(qū)域的范圍大小，同時(shí)監(jiān)測(cè)尺度具有比較靈活的調(diào)整性。既可以進(jìn)行大面積、高空監(jiān)測(cè)，又可以進(jìn)行小范圍、低空監(jiān)測(cè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。

1.4 節(jié)省

無人機(jī)的操作十分簡(jiǎn)單方便，節(jié)省人員數(shù)量，因無人機(jī)遙感技術(shù)的高效和快進(jìn)，節(jié)省時(shí)間成本。無人機(jī)的發(fā)展日趨成熟，價(jià)格低廉，使用成本也較低，且不需要載人升空，大大節(jié)省了費(fèi)用。

2? 無人機(jī)遙感技術(shù)在本科教學(xué)中的探索

無人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展迅猛，為各行業(yè)的發(fā)展帶來新的契機(jī)。無人機(jī)遙感技術(shù)結(jié)合各本科專業(yè)特點(diǎn)，探索將該技術(shù)應(yīng)用到非測(cè)繪專業(yè)本科理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的過程中。

2.1 理論教學(xué)

在土木工程、水利水電工程、港口航道與海岸工程、交通工程、海洋資源開發(fā)技術(shù)等專業(yè)培養(yǎng)過程中，測(cè)量學(xué)內(nèi)容根據(jù)各專業(yè)所需方向進(jìn)行側(cè)重講授，并開設(shè)土木水利學(xué)科前沿實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)代監(jiān)控量測(cè)新技術(shù)等前沿科學(xué)與技術(shù)的課程，講授各行業(yè)學(xué)科前沿知識(shí)與介紹先進(jìn)技術(shù)手段。無人機(jī)作為其中一項(xiàng)新方法、新手段，如何讓學(xué)生更好地去了解理論，并掌握實(shí)踐操作是教學(xué)過程中急需研究的內(nèi)容。

隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，社會(huì)上其使用頻率和應(yīng)用領(lǐng)域也不斷增加。無人機(jī)遙感技術(shù)在教學(xué)過程中需提前讓學(xué)生了解攝影測(cè)量原理、無人機(jī)結(jié)構(gòu)與飛行原理、無人機(jī)操作指南、無人機(jī)安全教育等。近年來，中國(guó)民用航空局頒發(fā)一系列無人機(jī)管理?xiàng)l例也是學(xué)生必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一[5]，理論知識(shí)的傳授是指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作的基礎(chǔ)，掌握必要的理論知識(shí)后才能更好地處理無人機(jī)的實(shí)踐飛行與數(shù)據(jù)處理。將傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)與無人機(jī)遙感技術(shù)相結(jié)合來進(jìn)行教學(xué)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)理論知識(shí)，并利用理論知識(shí)進(jìn)行無人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)踐，理論與實(shí)踐更好地互相促進(jìn)與結(jié)合。

2.2 實(shí)踐教學(xué)

現(xiàn)階段市場(chǎng)上消費(fèi)級(jí)無人機(jī)可以滿足基本低空航空攝影測(cè)量的需求[6]。同時(shí)，很多攝影測(cè)量數(shù)據(jù)軟件支持消費(fèi)級(jí)無人機(jī)數(shù)據(jù)的校正和拼接，在實(shí)踐操作過程中，重點(diǎn)講授無人機(jī)航測(cè)前的基本準(zhǔn)備，包括飛行前資料收集與整理、飛行前機(jī)器檢查、布置外業(yè)像控點(diǎn)、設(shè)計(jì)飛行平臺(tái)與線路、無人機(jī)航空攝影、立體測(cè)圖等。外業(yè)無人機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)獲取后，及時(shí)將數(shù)據(jù)導(dǎo)出轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)處理，包括數(shù)據(jù)檢查、空間三角測(cè)量處理、實(shí)景三維模型建立，最后要使用像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)對(duì)模型精度進(jìn)行檢查（見圖1）。

因無人機(jī)飛行操作存在很多安全隱患與不可控性，同時(shí)我校本科生人數(shù)規(guī)模較大等原因，故響應(yīng)《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》[7]提出堅(jiān)持“以本為本”，加快建設(shè)高水平本科教育，建立線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，大力推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，從而全面提高人才培養(yǎng)能力。我校初步建立無人機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，結(jié)合大連理工大學(xué)校園數(shù)字3D沙盤模型，模擬無人機(jī)在校園內(nèi)飛行的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)與路線，并模擬無人機(jī)在各工程項(xiàng)目中使用方式，通過“虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)方式，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)促進(jìn)本科教學(xué)[8]，讓學(xué)生進(jìn)一步了解無人機(jī)遙感的實(shí)踐操作。

結(jié)合非測(cè)繪專業(yè)特點(diǎn)，將無人機(jī)與專業(yè)需求相結(jié)合。例如，無人機(jī)可用于水工建筑物調(diào)查測(cè)量，對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)淤地壩、溢流壩壩頂高度或淤積面高程等進(jìn)行調(diào)查。無人機(jī)可在土木工程前期準(zhǔn)備施工過程、運(yùn)營(yíng)維護(hù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，也可以在巖體結(jié)構(gòu)面進(jìn)行信息獲取[9]。在港口規(guī)劃過程中進(jìn)行前期規(guī)劃實(shí)勘、航標(biāo)維護(hù)管理、海上應(yīng)急設(shè)標(biāo)等。在海洋資源開發(fā)技術(shù)方向可用于海域動(dòng)態(tài)管理、海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)、海島海岸帶航空遙感調(diào)查等。結(jié)合各專業(yè)的不同需求，讓學(xué)生更好地了解無人機(jī)遙感的實(shí)際應(yīng)用。

3? 結(jié)語(yǔ)

無人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)在測(cè)繪工程專業(yè)中有效的應(yīng)用，更應(yīng)該充分發(fā)揮其高效、快速、廣泛、節(jié)省等特性，將其應(yīng)用于非測(cè)繪專業(yè)中去。為土木工程、水利水電工程、港口航道與海岸工程、交通工程、海洋資源開發(fā)技術(shù)等專業(yè)人員提供更多準(zhǔn)確測(cè)量信息。在非測(cè)繪工程專業(yè)的本科生測(cè)量學(xué)課程教學(xué)過程中進(jìn)一步加強(qiáng)無人機(jī)遙感技術(shù)的理論教授與實(shí)踐操作的應(yīng)用，并充分利用無人機(jī)遙感虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)資源，虛實(shí)結(jié)合，讓學(xué)生更深刻了解攝影測(cè)量原理知識(shí)與無人機(jī)測(cè)繪的應(yīng)用?？梢灶A(yù)見，無人機(jī)遙感技術(shù)引入到非測(cè)繪專業(yè)各個(gè)本科教學(xué)之中，將顯著促進(jìn)教學(xué)改革與創(chuàng)新，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步提高本科人才培養(yǎng)水平。

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